DE508940C - Vorrichtung zur absetzenden Foerderung von Gase entwickelnden Fluessigkeiten aus geschlossenen Bohrloerchern - Google Patents

Description

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine neue Vorrichtung zur absetzenden Förderung von Flüssigkeiten aus geschlossenen Bohrlöchern, welche eine zur selbsttätigen, natürlichen Förderung ungenügende Gasmenge entwickeln. Es ist allgemein bekannt, daß jedes Bohrloch eine bedeutende Gasmenge erzeugen muß, um die betreffende Flüssigkeit selbsttätig zu fördern. Sobald die Gasmenge zu klein geworden ist, hört das Bohrloch auf, selbsttätig zu fördern, und es müssen mechanische Fördervorrichtungen in Anwendung gebracht werden. Die neue Vorrichtung benutzt die an sich bekannten, das Förderrohr umgebenden Gassammelbehälter im Bohrrohr und beruht erfindungsgemäß darauf, daß die unteren Enden der Gassammelbehälter mit dem Förderrohr durch Öffnungen in Verbindung stehen, die oberen Enden dagegen über regelbar belastete

ao Rückschlagventile mit dem Förderrohr kommunizieren. Hierdurch wird erreicht, daß der im Sammelbehälter herrschende Druck um einen regelbaren Betrag höher ist als im Förderrohr. Das Förderrohr besitzt hierbei erfindungsgemäß unterhalb der Sammelbehälter Flüssigkeitsverschlüsse (oder einen Flüssigkeitsverschluß), die in dem Augenblicke, in welchem der Flüssigkeitsspiegel im Bohrrohr unterhalb der oberen Kante des Flüssigkeitsverschlußgefäßes gesunken ist, die im Bohrrohr enthaltenen Gase plötzlich ins Förderrohr eintreten lassen.

Es können schließlich erfindungsgemäß die unteren Flüssigkeitsverschlüsse des Förderrohrs mit diesem nicht unmittelbar, sondern mittels düsenförmiger Leitungsstücke verbunden sein, deren kegelförmige Enden innerhalb der kegelförmig erweiterten unteren Enden des Förderrohrs angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Ausflußgeschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit in dem Augenblick vergrößert wird, in welchem der betreffende Flüssigkeitsverschluß sich oberhalb des unteren Flüssigkeitsspiegels im Bohrrohr befindet. Dann wirkt nämlich das untere Förderrohrende als Düse. +5

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung dargestellt worden.

Abb. ι stellt einen Längsschnitt durch das mit der neuen Vorrichtung versehene Bohrloch dar.

Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Bohrloch mit einer anderen Fördervorrichtung.

Abb. 3 stellt das untere Ende des Förderrohrs dar.

Abb. 4 ist der Längsschnitt durch eine weitere Abart des Erfindungsgegenstandes.

In Abb. ι ist der letzte Strang 3 der Bohrrohre dargestellt, der bekanntlich den kleinsten Durchmesser im Bohrloch besitzt. Dieser Rohrstrang muß nicht durchaus bis zum oberen Bohrlochende reichen. Wenn jedoch der Strang 3 bis an die Erdoberfläche reicht, wird er durch den Verschluß 1 dicht abgeschlossen, der mit

einer zur Durchführung des Förderrohrs 4 dienenden sowie mit einer die Zuführung von verdichteter Luft nach dem Innenraume 6 innerhalb des Rohrs 3 mittels der Leitung 2 ermöglichenden öffnung versehen ist. Falls der letzte Rohrstrang nicht bis an die Erdoberfläche reicht, wird ein entsprechender Verschluß 1 auf den nächsten nicht abgeschnittenen, d. h. bis an die Erdoberfläche reichenden Strang aufgesetzt.

Das Förderrohr 4 von geringem Durchmesser besitzt im unteren Teil einen Rohrmantel 12 von bedeutend größerem Durchmesser. Dieser Mantel dient als Sammelgefäß, und derselbe ist gegenüber dem Förderrohr 4 mittels der Wand 8 gedichtet. Das Rohr 4 ist am unteren Ende 13 durchlocht und mit dem unteren kegelförmigen Ende des Mantels 12 dicht verbunden. Die obere Wand 8 besitzt eine den Raum 9 des Sammelgefäßes 12 mit dem Förderrohr 4 verbindende öffnung. Die letztere ist mit einem Rückschlagventil 7 versehen, das dazu dient, eine gewisse Menge Gase aus dem Räume 9 abzuführen, falls zwischen demselben und dem Innern 11 des Förderrohrs 4 ein bestimmter Druckunterschied auftritt. Zu diesem Zwecke wird das Rückschlagventil veränderlich, z. B. mittels einer Schraubenfeder, belastet, deren Spannkraft genau eingestellt werden kann. Der untere Teil des Förderrohrs 4 besitzt unterhalb des Gefäßes 12 ein z. B. aus einem unten verschlossenen und oben offenen Rohre hergestelltes Hilfsgefäß 16. Durch den Boden dieses Gefäßes tritt das Rohr 17 hindurch, dessen oberes Ende kegelförmig verengt ist und in das Innere der kegelförmigen Düse 14 eintritt, die sich innerhalb des mit Löchern versehenen kegelförmig gestalteten Endes 13 des Förderrohrs 4 befindet. Das untere Ende des Rohrs 17 mündet in ein oben offenes und unten verschlossenes Endgefäß 18, welches demselben Zwecke dient wie das Gefäß 16. Auf diese Weise ist im unteren Förderrohrende 4 ein doppelter Flüssigkeitsverschluß gebildet: der Verschluß 16 für das eigentliche Ende des Förderrohrs 4 und der Verschluß 18 für das untere Ende des Rohrs 17, welches einen Teil der Düseneinrichtung innerhalb des unteren Endes des Rohrs 4 bildet. In Abb. ι ist weiter das äußere Bohrrohr mit 5 und der Raum zwischen dem Rohre 5 und dem Rohre 3 mit 10 bezeichnet. Das Rohr 5 ist gegen das Rohr 3 dicht abgeschlossen, zu welchem Zwecke eine Stopfbüchse zwischen 5 und 3 angeordnet ist.

Die neue Vorrichtung wirkt in der folgenden Weise.

Aus dem naphthahaltigen Erdreich tritt das Rohöl zusammen mit Naphthagasen von unten ins Bohrrohr ein. Diese Gase sammeln sich, da sie leichter als das Rohöl sind, nach Abscheidung von dem letzeren im Räume 6 an, da die Flüssigkeitsverschlußgefäße 18 und 16 einem Entweichen der Gase durch das Förderrohr 4 nach außen entgegenwirken. Die Flüssigkeit steigt im Bohrloch an und nimmt anfangs ein in allen Teilen der Vorrichtung gleiches Niveau ein, da dieselben kommunizierende Gefäße bilden.

Gleichzeitig jedoch beginnen die Naphthagase in den keinen Abfluß besitzenden Räumen 6 und 10 sich zusammenzudrücken und hierdurch der in den einzelnen Räumen hochsteigenden Flüssigkeit Widerstand entgegenzusetzen. Infolgedessen fängt die Flüssigkeit in den Räumen 11 und 9, d. h. innerhalb des Förderrohrs 4 und des Sammelgefäßes 12, an, höher anzusteigen als in den Räumen 6 und 10. Gleichzeitig begegnet jedoch die Flüssigkeit in den Räumen 11 und 9 ungleichen Widerständen. Im Räume 11 nämlich (im Förderrohre) wachsen die Widerstände nur proportional zur Höhe der Flüssigkeitssäule an, im Räume 9 dagegen entsteht ein durch den Gasdruck in demselben bestimmter hydrostatischer Widerstand, der höher ist als der Druck im Förderrohre 4, je nach der äugenblicklichen Einstellung des Rückschlagventils 7. Der Flüssigkeitsspiegel ist also in allen Räumen verschieden, und zwar überall in Abhängigkeit von den jeweils angetroffenen Widerständen.

Die Flüssigkeit steigt jetzt bei fortschreitender Verdichtung dei Gase in den Räumen 6 und 10 so lange mit immer geringerer Geschwindigkeit in denselben an, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Eigendruck der zuströmenden Flüssigkeit (Eigendruck der Naphtha) und dem Gasdruck in den geschlossenen Räumen eintritt. Der Flüssigkeitsspiegel wird vorübergehend unbeweglich, und von diesem Augenblicke an fängt er an, in den Räumen 6 und 10 nach Maßgabe des Gasdruckzuwachses in den letzteren zu sinken, wobei gleichzeitig der Flüssigkeitsspiegel in den Räumen 11 (Förderrohr) und 9 (Sammelraum) ansteigt. Im Förderrohr steht die Flüssigkeit immer unter dem gleichbleibenden Luftdruck der Ausflußöffnung, im allgemeinen also unter atmosphärischem Druck; im Räume 9 steht sie dagegen unter dem zunehmenden Druck der eingeschlossenen Gasmenge. Die Flüssigkeit steigt daher bei gleichzeitigem Sinken in den Räumen 6 und 10 im Raum 11 des Förderrohrs höher an als im Raum 9 des Sammelbehälters.

Die Räume 9 und 11 sind durch die Löcher miteinander verbunden. Der Druck der im Sammelbehälter 9 eingeschlossenen Gasmenge entspricht daher jeweils der Höhe der Flüssigkeitssäule im Förderrohr zwischen Flüssigkeitsspiegel im Sammelbehälter und Flüssigkeitsspiegel im Förderrohr. Der Gegendruck der im Förderrohr befindlichen Flüssigkeit auf das Rückschlagventil 7 entspricht jeweils der Höhe der Flüssigkeitssäule im Förderrohr zwischen

Rückschlagventil und Flüssigkeitsspiegel im Förderrohr. Der Gegendruck der Flüssigkeit auf das Rückschlagventil 7 ist also um das Maß des iVbstandes zwischen Rückschlagventil 7 und Flüssigkeitsspiegel im Sammelraum kleiner als der Druck der im Sammelraum 9 eingeschlossenen Gasmenge. Übersteigt nun der Gasdruck im Sammelraum 9 den durch Verstellung der Feder regelbaren Schließdruck des Rückschlagventils, so wird das Rückschlagventil 7 angehoben. Es schließt erst wieder, wenn der Gasdruck im Sammelbehälter 9 unter den Schließdruck des Rückschlagventils gesunken ist. Das im Sammelraum 9 einge-

schlossene Gas tritt bei der öffnung des Rückschlagventils in das Förderrohr über, reißt die Flüssigkeit mit sich nach oben und leitet den Ausfluß Vorgang ein.

Durch das beschleunigte Anheben der Flüssigkeitssäule im Förderrohr sinkt nämlich der Flüssigkeitsspiegel im Bohrrohr rascher. Sobald der Flüssigkeitsspiegel im Bohrrohr so weit gesunken ist, daß die Höhe des Flüssigkeitsverschlußgefäßes 16 erreicht wird, wird das untere Ende des Düsenrohrs 14 frei gelegt, was zur Folge hat, daß die Druckgase unmittelbar in den Raum 11 des Förderrohrs 4 eintreten. Hier begegnen dieselben jedoch dem Flüssigkeitsspiegel. Die Gase strömen, da sie leichter sind, durch die Naphtha, werden dabei mit den flüchtigen Bestandteilen der letzteren gesättigt und erreichen im Förderrohr 4 wegen der großen Druckunterschiede eine große Geschwindigkeit, was zur Folge hat, daß die Flüssigkeit mitgerissen wird. Infolge der eingeleiteten Gleichgewichtsstörung fangen die Gase stark zu expandieren an, reißen das ganze im Förderrohr enthaltene Flüssigkeitsquantum mit und fördern es nach der Erdoberfläche. Nunmehr tritt jedoch infolge der Gasexpansion ein Druckunterschied zwischen dem Räume 11 und dem Sammelraume 9 auf, welcher der Druckkraft der das Rückschlagventil 7 belastenden Feder entspricht. Das in 9 komprimierte Gas fängt jetzt an, die Flüssigkeit aus dem Räume 9 durch die Öffnungen im unteren Ende 13 nach dem Förderrohr 4 hinauszudrücken. Beim Durchfluß durch den düsenförmig gestalteten oberen Teil der Rohre 14 reißt das auch aus den Räumen 6 und 10 mit großer Geschwindigkeit strömende Gas die Flüssigkeit so lange mit sich fort, bis der Raum 9 entleert wird.

Während des beschriebenen Vorgangs wird jedoch aus der Lagerstätte Naphtha weitergefördert. Diese Flüssigkeit wird durch das Rohr 17 so lange gefördert, bis die in den Räumen 6 und 10 enthaltenen Gase so stark entspannt werden, daß ihre Bewegung durch das Förderrohr 4 infolge der Widerstände aufhört. Dann fällt der an den Gefäßwänden haftende Flüssigkeitsrest auf den Boden, füllt die Flüssigkeitsverschlußgefäße 18 und 16 an und bildet hierdurch einen den Ausfluß der Gase nach außen verhindernden FlüssigkeitsVerschluß. Auf diese Weise beginnt das Naphthagas von neuem, sich in den Räumen 6 und 10 anzusammeln, und die vorhin beschriebene Wirkung wiederholt sich.

Falls das Bohrloch zu wenig Gas erzeugt, müßte man auf die absetzende Förderwirkung zu lange warten. Um der Forderung nach starker Produktion zu entsprechen, kann eine Beschleunigung durch Zufuhr von Preßgas von außen erzielt werden. In diesem Falle wird Druckluft oder Druckgas durch die Leitung 2 und die Öffnung im Verschluß 1 nach dem Räume 6 geleitet. Somit wird die Wirkung der Naturgase vergrößert, wobei die vorhin beschriebenen Vorgänge sich wiederholen, jedoch in viel kürzerer Zeit. Bei Bohrlöchern, die Naphthagase überhaupt nicht ausscheiden, können zur Förderung ausschließlich Druckgase oder Druckluft benutzt werden, die von außen zugeführt werden, ohne daß an der Vorrichtung selbst irgend etwas geändert wird.

Die in der Abb. 2 dargestellte Abart der Vorrichtung unterscheidet sich nur unwesentlich von der vorhin beschriebenen, stellt jedoch eine Vereinfachung ihrer Bauweise dar. Das Bohrrohr ist mit 3', das äußere Rohr mit 5', das Förderrohr mit 4', der obere Kopfverschluß mit 1', die Zuleitung von Druckgas oder Druckluft mit 2' bezeichnet worden. Das Sammelgefäß 19 besitzt gegenüber dem Förderrohr 4' die dichte Einlage 8', worin das Rückschlagventil 7' angeordnet ist. Das Förderrohr besitzt in diesem Falle keine Erweiterung, weist jedoch im unteren Teile eine Lochung 21 auf, die mittels des unten offenen Rohrmantels 20 bedeckt ist. Am unteren Ende des Förderrohrs 4' ist das Flüssigkeitsverschlußgefäß 22 angebracht. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist vollkommen ähnlich der vorhin beschriebenen mit der Ausnahme, daß hier keine Düsen vorhanden sind. Das Hinausdrücken der Flüssigkeit aus dem Sammelgefäß 19 nach dem Förderrohr 4' sowie das Hinaufbefördern der Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsverschluß 22 nach diesem Förderrohr geschieht in genau derselben Weise wie bei der Einrichtung nach Abb. 1.

In Abb. 4 ist eine weitere Abart der Ein- no richtung dargestellt, die sich von der Vorrichtung nach Abb. 2 nur dadurch unterscheidet, daß im unteren Teile des Sammelgefäßes 24 ein zusätzlicher Raum 26 für die Flüssigkeit vorhanden ist, der durch Anordnung eines kegelförmigen Verschlußdeckels 25 gebildet wird. Das Förderrohr 4'" ist gegenüber dem Sammelgefäße 24 durch den Deckel 8'" gedichtet, worin das Rückschlagventil 7" angeordnet ist. Das innere Bohrrohr ist mit 3'", das äußere 12c mit 5'" bezeichnet. Innerhalb des Sammelgefäßes 24 ist das Förderrohr 4'" an der Stelle

2i" gelocht, die mit dem Mantel 22" abgedeckt ist. Der letztere ist im oberen Teile mit dem Förderrohr 4'" verbunden, unten dagegen offen. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist ähnlich derjenigen nach Abb. 2.

In Abb. 3 ist das untere Ende eines Förderrohrs 4" nebst dem Flüssigkeitsverschluß 23 dargestellt. Ohne Anwendung der in Abb. 1, 2 und 4 dargestellten Sammelgefäße könnte ein bloßer Flüssigkeitsverschluß nach Abb. 3 am Ende des Förderrohrs 4" ebenfalls eine absetzende Förderung durch die im Bohrrohr 3" langsam verdichteten Gase ermöglichen. Eine solche Vorrichtung, die sich auf die in Abb. 3 dargestellten Teile beschränken würde, würde jedoch nicht die Vorteile bieten, welche durch die Anwendung des innerhalb des Bohrrohrs angeordneten Sammelraumes 9 erzielt werden. Wird nämlich ohne Sammelbehälter gefördert, so müssen sich die Gase im Raum 7 so lange ansammeln, bis der Flüssigkeitsspiegel in diesem Raum unterhalb des Flüssigkeitsverschlußgefäßes 23 gesunken ist. Dann erst kann die Flüssigkeit aus dem Förderrohr gestoßen werden; das ist aber nur möglich, wenn der Druck der im Raum 6 befindlichen Gasmenge den hydrostatischen Druck der langen Flüssigkeitssäule im Förderrohr überwindet. Die Menge des angesammelten Gases müßte vergleichsweise sehr groß, der Gasdruck sehr hoch sein. Dadurch würde die.Förderung sehr stark verzögert werden. Es kann !jedesmal nur die im Förderrohr befindliche Flüssigkeitsmenge gefördert werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:¹

   i. Vorrichtung zur absetzenden Förde rung von Gase entwickelnden Flüssigkeiten aus geschlossenen Bohrlöchern unter Anwendung von das Förderrohr umgebenden Gassammelbehältern, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Gassammelbehälter (12,19, 24) mit dem Förderrohr (4, 4', 4'") durch Öffnungen (13, 21, 21") in Verbindung stehen, die oberen Enden dagegen über regelbar belastete Rückschlagventile (7, 7', 7") mit dem Förderrohr kommunizieren, so daß der im Sammelbehälter herrschende Druck um einen regelbaren Betrag höher ist als der Druck im Förderrohr.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderrohr (4) unterhalb der Sammelbehälter Flüssigkeitsverschlüsse (oder einen Flüssigkeitsverschluß) besitzt, die in dem Augenblicke, in welchem der Flüssigkeitsspiegel im Bohrrohr unterhalb der oberen Kante des Flüssigkeitsverschlußgefäßes gesunken ist, die im Bohrrohr enthaltenen Gase plötzlich ins Förderrohr eintreten lassen.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Flüssigkeitsverschlüsse des Förderrohrs mit diesem nicht unmittelbar, sondern mittels düsen förmiger Leitungsstücke verbunden sind, deren kegelförmige Enden Innerhalb der kegelförmig erweiterten unteren Enden des Förderrohrs angeordnet sind, zum Zweck, dieAusflußgeschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit in dem Augenblick zu vergrößern, in welchem der betreffende Flüssigkeitsverschluß sich oberhalb des unteren Flüssigkeitsspiegels im Bohrrohr befindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. fiEDRUCKT IM DER